МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к курсовой работе по «Транспортной энергетике»

(дистанционное образование)

ОМСК - 2011

Методические указания к курсовой работе по автомобильным двигателям предназначены для студентов, обучающихся дистанционно по направлению 190700 специальности 190701 «Организация перевозок и управление на транспорте» и 190702 «Организация и безопасность движения».

Выполнение курсовой работы является завершающим этапом изучения дисциплины «Транспортная энергетика» и преследует цель систематизации и глубокого закрепления, полученных студентами знаний по автомобильным двигателям.

Основными задачами курсового проекта являются:

- получение практики применения теоретических знаний к решению практических задач проектирования и пользования литературными источниками;

- развитие творческих способностей и инициативы при решении инженерных задач в области двигателестроения;

- привитие навыков обоснованного принятия инженерных решений на основании анализа и критической оценки параметров и конструктивных особенностей существующих двигателей.

ОБЪЁМ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Обязательным условием успешного выполнения и защиты курсовой работы по автомобильным двигателям является проведение реконструкции существующего двигателя и достижение лучших технико-экономических показателей по сравнению с прототипом.

Объем и содержание курсовой работы составляют:

1. Пояснительная записка:

– оглавление;

– задание на проект;

– технико-экономическое обоснование проектируемого двигателя и выбор основных параметров, необходимых для расчета двигателя;

- тепловой расчет двигателя;

- внешняя скоростная характеристика;

- сравнительная таблица основных показателей проектируемого двигателя и прототипа с кратким описанием усовершенствований и изменений, которые внесены в проектируемый двигатель по сравнению с прототипом;

- перечень использованной литературы.

2 . Индикаторная диаграмма и внешняя скоростная характеристика двигателя

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Задание на курсовое проектирование осуществляется по таблице 1 и 2 в соответствии с двумя последними цифрами зачетной книжки.

Таблица 1

Вариант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Тип двигателя*	К-4	К-4	Д-4	К-4	К-4	Д-4	К-4	К-4	Д-4	К-4
Назначения двигателя*	Л.А	Л.А	Г.А	Л.А	Г.А	Г.А	Л.А	Г.А	Г.А	Л.А
Число и расположение цилиндров двигателя*	4-V	4-р	6-V	4-р	8-V	8-V	4-р	8-V	8-V	4-р
Расположение клапанов	В Е Р Х Н Е Е
Тип охлаждения	В	Ж	Ж	Ж	Ж	Ж	Ж	Ж	Ж	Ж
Рекомендуемый прототип	МеМЗ-968	МеМЗ-245	ЯМЗ-236	МЗМА-412Э	ЗИЛ-130	ЗИЛ-645	ГАЗ-24Д	ЗМЗ-53	КамАЗ-740	ВАЗ-2108

Примечания: *- Д-4- х тактный дизель; К-4 - карбюраторный 4-х тактный двигатель;

Г.А - грузовой автомобиль; Л.А-легковой автомобиль; Р - рядное расположение цилиндров; V-V- образное расположение цилиндров;

В - воздушное охлаждение; Ж- жидкостное охлаждение.

Вариант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Задаваемые параметры Предпослед- няя цифра шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Таблица 2

По таблице 1 (номер варианта соответствует последней цифре шифра) устанавливается прототип проектируемого двигателя, перечень деталей и систем, подлежащих расчету. По таблице 2 в соответствии с вариантом и предпоследней цифрой шифра устанавливается заданная мощность N_е, частота вращения коленчатого вала n и степень сжатия ε. Исходные величины задания N_е и n дана для номинального режима работы двигателя.

Остальные величины и коэффициенты, необходимые для проведения расчетов, устанавливаются и обосновываются студентом самостоятельно в соответствии с конструкцией двигателя.

Если студент связан по своей производственной работе с эксплуатацией, ремонтом или конструированием других типов двигателей, то ему может быть выдано на курсовое проектирование индивидуальное задание. Индивидуальное задание согласовывается с руководителем курсового проекта.

МЕТОДИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Технико-экономическое обоснование

Выполнение курсовой работы следует начинать с детального рассмотрения материалов по существующим аналогичным с заданным двигателям. На основании изучения этих материалов должен быть проведен краткий анализ положительных и отрицательных качеств прототипа (прил. 1).

В связи с тем, что проектируемый двигатель должен иметь лучшие технико-экономические показатели, чем у прототипа, необходимо правильно наметить конструктивные мероприятия, позволяющие решить поставленную задачу.

В соответствии с намеченными конструктивными усовершенствованиями необходимо выбрать основные параметры двигателя, учитывая тенденцию их развития. В первую очередь выбираются: марка топлива, расчетный коэффициент избытка воздуха , форма камеры сгорания и отношение хода поршня к диаметру цилиндра S/D. Выбор каждого параметра должен сопровождаться обоснованием с указанием причин, по которым выбрано то или иное значение.

После проведения технико-экономического анализа, обоснования конструктивных усовершенствований и выбора исходных показателей проектируемого двигателя можно приступать к тепловому расчету.

Тепловой расчет двигателя

При выполнении теплового расчета следует обратить особое внимание на точность, так как ошибка в подсчете одного показателя влечет за собой искажение всего расчета. В связи с этим рекомендуется основные параметры теплового расчета проектируемого двигателя сопоставлять с соответствующими параметрами существующих прогрессивных двигателей аналогичного типа. При существенных отличиях расчетных параметров от сопоставляемых, расчет необходимо уточнить, а в отдельных случаях необходимо изменить и принятые для расчета величины и коэффициенты.

Тепловой расчет ведется для одного номинального режима работы двигателя.

Параметры рабочего тела

1.В соответствии с выбранным сортом топлива устанавливается его октановое число, молекулярная масса m_т, химический элементарный состав по массе и низшая теплота сгорания топлива H_u.

2.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, (кмоль /кг; кг/кг):

3.Количество горючей смеси для бензинового двигателя (кмоль/кг):

M₁= α*L₀ + или воздуха для дизеля (кмоль/кг):

M₁= L₀ ,

где  - коэффициент избытка воздуха.

4.Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при выбранном , (кмоль/кг):

при  1

при < 1

где К - коэффициент, зависящий от отношения M_Hg и M_CO, принимается в пределах 0,44-0,47.

При K=0,461.

5.Общее количество продуктов сгорания, (кмоль/кг):

при > 1

при =1

при <1

Параметры процесса впуска

1.Плотность заряда на впуске (кг/м³):

_к=(P_К/R_в*Т_К)*10⁶,

где P_К и Т_К - соответственно давление и температуру заряда на впуске;

P_К=P₀=0,1 МПа;

T_К=Т₀=293К - при работе двигателя без наддува;

Р₀ и Т₀ - соответственно давление и температура окружающей среды;

R_в=287 (Дж/кг*град) - удельная газовая постоянная воздуха.

2.Потери давления на впуске (МПа):

где

=50…130 м/с - средняя скорость потока в наименьшем сечении впускной системы.

Выбор значений и для рассчитываемого двигателя должен быть обоснован с учетом скоростного режима двигателя, конструктивных особенностей впускного тракта и самого двигателя.

3.Давление в конце впуска (МПа):

P_а=P_К-P_а.

4.Коэффициент остаточных газов и их количество:

где T_r, P_r и T – соответственно температура, давление остаточных газов и температура подогрева свежего заряда (для бензиновых двигателей T_r=900…1100К, T=0…25К, для дизелей

T_r=600…900К , T=10…40К).

При выборе величины T_r необходимо учитывать, что при увеличении степени сжатия и обогащении рабочей смеси T_r снижается и возрастает при увеличении частоты вращения.

Значение T выбирается в зависимости от расположения и конструкции впускного трубопровода, быстроходности двигателя и наличия специального устройства подогрева.

Давление остаточных газов, (МПа):

а) для двигателей с выпуском в атмосферу

P_r=(1,05…1,25)P₀;

б) для двигателей с газовой турбиной на выпуске

P_r=(0,75…1,0)P_к.

Выбор величины T_r, T и P_r должен быть обоснован и установлен с учетом всех конструктивных и эксплуатационных особенностей двигателя, влияющих на изменение этих величин.

5.Температура в конце впуска (К):

6.Коэффициент наполнения: